面輔料供應(yīng)商選擇與車輛調(diào)度聯(lián)合決策模型

摘 要：為了降低服裝產(chǎn)品生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間，建立基于遺傳算法的面輔料供應(yīng)商選擇與車輛調(diào)度聯(lián)合決策模型，然后通過具體算例驗(yàn)證該模型的可行性和有效性。算例結(jié)果表明：聯(lián)合決策模型能夠加強(qiáng)生產(chǎn)商與供應(yīng)商之間合作緊密度，提高運(yùn)輸車的使用效率；供應(yīng)區(qū)域與生產(chǎn)商之間距離變大，會(huì)降低生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度，而提高供應(yīng)商的生產(chǎn)速度，能夠加快生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度。

關(guān)鍵詞：服裝產(chǎn)品；生產(chǎn)商；供應(yīng)商；面輔料；遺傳算法

中圖分類號(hào)：F252.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)： 1674-2346（2018）03-0062-06

0 引言

隨著服裝產(chǎn)品生命周期變短，加之服裝需求呈現(xiàn)個(gè)性化和多樣化趨勢(shì)，服裝生產(chǎn)商為了滿足顧客及時(shí)性需求，原來的推動(dòng)戰(zhàn)略或拉動(dòng)戰(zhàn)略逐漸演變?yōu)橥评Y(jié)合戰(zhàn)略，從而有效緩解拉動(dòng)戰(zhàn)略下面輔料庫存積壓或推動(dòng)戰(zhàn)略下服裝產(chǎn)品積壓的問題。在推拉結(jié)合戰(zhàn)略下，服裝生產(chǎn)商考慮到原料生產(chǎn)成面輔料需要1～3周的時(shí)間，因而在采購環(huán)節(jié)采用推動(dòng)戰(zhàn)略，而將面輔料制成服裝產(chǎn)品的時(shí)間點(diǎn)推后，通過下游銷售商的訂單拉動(dòng)方式來制定生產(chǎn)計(jì)劃。這種推拉結(jié)合戰(zhàn)略（圖1），明顯降低了服裝產(chǎn)品滯銷的風(fēng)險(xiǎn)，從而加快服裝企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的反應(yīng)速度。

為了充分發(fā)揮推拉結(jié)合戰(zhàn)略的運(yùn)行效果，考慮到推拉結(jié)合邊界的庫存，服裝生產(chǎn)商可以學(xué)習(xí)戴爾和IBM模式，為這一邊界庫存制定一個(gè)聰明的對(duì)策，即供應(yīng)商管理庫存（VMI）。供應(yīng)商管理庫存將多級(jí)供應(yīng)鏈問題轉(zhuǎn)化為單級(jí)庫存管理問題，從而有效地降低了牛鞭效應(yīng)給整條供應(yīng)鏈帶來的影響。對(duì)于面輔料供應(yīng)商來說，到手的訂單信息與供應(yīng)鏈的終端實(shí)際銷售量更為接近、透明度更高，使得面輔料供應(yīng)商自身也受益。而服裝生產(chǎn)商通過VMI，將推拉邊界產(chǎn)生的庫存轉(zhuǎn)嫁給它的供應(yīng)商，從而實(shí)現(xiàn)自身的無廠房、零庫存目標(biāo)。服裝生產(chǎn)商只需要建立靈活的樣品庫存，即可有效地縮短生產(chǎn)提前期。當(dāng)然，為了減輕后段的生產(chǎn)壓力，服裝生產(chǎn)商可以要求面輔料供應(yīng)商將配送中心建在離本企業(yè)較近的地方，以便及時(shí)補(bǔ)貨。此外，為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下游訂單量，以便及時(shí)完成生產(chǎn)計(jì)劃，服裝生產(chǎn)商應(yīng)積極與服裝銷售商建立合作機(jī)制。在這種機(jī)制下，服裝生產(chǎn)商可與服裝銷售商簽訂《買回合約》、《營(yíng)收分享合約》等條款，讓服裝銷售商更加放心地提供準(zhǔn)確的終端信息。至此，對(duì)于服裝生產(chǎn)商來說，服裝供應(yīng)鏈本身已經(jīng)做了優(yōu)化，從而基本做到：對(duì)于面輔料供應(yīng)商的信息透明化，服裝銷售商的信息又趨于精準(zhǔn)化。

在現(xiàn)實(shí)生活中，服裝生產(chǎn)商經(jīng)常會(huì)遇到臨時(shí)性服裝產(chǎn)品生產(chǎn)問題。為了提高服裝產(chǎn)品的供貨速度，服裝生產(chǎn)商需要壓縮面輔料的采購時(shí)間，從而使得服裝產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間相對(duì)寬裕。在這種情況下，考慮不同供應(yīng)商的生產(chǎn)速度和不同運(yùn)力的車速，服裝生產(chǎn)商需要同時(shí)考慮面輔料供應(yīng)商的選擇與車輛調(diào)度問題，以達(dá)到總補(bǔ)貨時(shí)間最短。基于此，本文將研究：在車輛資源有限的情況下，以服裝生產(chǎn)商總的補(bǔ)貨時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)面輔料供應(yīng)商選擇與車輛調(diào)度進(jìn)行聯(lián)合決策。

1 問題描述

1.1 研究對(duì)象

在推拉結(jié)合戰(zhàn)略中，服裝產(chǎn)品生產(chǎn)商根據(jù)各銷售商反饋的訂單需求，制定服裝產(chǎn)品的主生產(chǎn)計(jì)劃，然后編制補(bǔ)貨清單，并完成補(bǔ)貨活動(dòng)。在此環(huán)節(jié)中，服裝產(chǎn)品生產(chǎn)商需要進(jìn)行以下決策：1）各面輔料由哪家供應(yīng)商供貨；2）各面輔料由哪輛車運(yùn)輸。基于此，本文將研究面輔料供應(yīng)商選擇與車輛調(diào)度聯(lián)合決策問題，具體情況如圖2所示。

1.2 基本假設(shè)

為了便于研究面輔料供應(yīng)商選擇與運(yùn)輸調(diào)度聯(lián)合決策問題，本文做出如下假設(shè)：1）各面輔料供應(yīng)商的生產(chǎn)速度不一定相等；2）各運(yùn)輸車的運(yùn)輸速度以及載貨能力不一定相等；3）同區(qū)域內(nèi)面輔料供應(yīng)商之間的運(yùn)輸時(shí)間忽略不計(jì)；4）每輛車只進(jìn)行一次集配送，且車輛放在供應(yīng)區(qū)域內(nèi)；5）一種原料由一個(gè)面輔料供應(yīng)商供貨；6）供應(yīng)商可供多種面輔料，且生產(chǎn)各面輔料可同步進(jìn)行。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 參數(shù)定義

3 模型求解

為了便于求解上述所建模型，本文設(shè)計(jì)遺傳算法進(jìn)行求解。遺傳算法是一種進(jìn)化算法，其基本原理是仿效生物界“物競(jìng)天擇，適者生存”的演化法則。遺傳算法是把問題參數(shù)編碼成染色體，再利用迭代的方式進(jìn)行選擇、交叉以及變異等運(yùn)算，來交換種群中染色體的信息，最終生成符合優(yōu)化目標(biāo)的染色體，進(jìn)而求得問題近似最優(yōu)解。目前，遺傳算法應(yīng)用領(lǐng)域有：解決帶約束的函數(shù)優(yōu)化問題；解決多目標(biāo)優(yōu)化問題；解決組合優(yōu)化問題；在過程建模中的應(yīng)用；在模式識(shí)別中的應(yīng)用等。對(duì)其涉及的術(shù)語作如下闡述：

1）個(gè)體，就是模擬生物個(gè)體而對(duì)問題中對(duì)象（一般就是問題的解）的一種稱呼，一個(gè)個(gè)體也就是搜索空間中的一個(gè)點(diǎn)。

2）種群，就是模擬生物種群而由若干個(gè)體組成的群體，它一般是整個(gè)搜索空間的一個(gè)很小的子集。

3）適應(yīng)度，就是借鑒生物個(gè)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度，而對(duì)問題中個(gè)體對(duì)象所設(shè)計(jì)的表征其優(yōu)劣的一種測(cè)度。

4）適應(yīng)度函數(shù)，就是問題中全體個(gè)體與其適應(yīng)度之間的一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，它一般是一個(gè)實(shí)值函數(shù)。該函數(shù)就是遺傳算法中指導(dǎo)搜索的評(píng)價(jià)函數(shù)。

5）染色體，就是問題中個(gè)體的某種字符串形式的編碼表示。字符串中的字符也稱為基因。

6）遺傳操作包括：選擇操作、交叉操作和變異操作。其中，選擇操作是指從舊種群中以一定的概率選擇優(yōu)良個(gè)體組成新種群，以繁殖得到下一代個(gè)體，而個(gè)體被選中的概率跟適應(yīng)度值有關(guān)，個(gè)體適應(yīng)度值越高，被選中的概率越大；交叉操作是指從種群中隨機(jī)選擇2個(gè)個(gè)體，通過2個(gè)染色體的交換組合，把父串的優(yōu)秀特征遺傳給子串，從而產(chǎn)生新的優(yōu)秀個(gè)體；變異操作是指從種群中隨機(jī)選取1個(gè)個(gè)體，改變?nèi)旧w中某個(gè)（些）位上的基因，以產(chǎn)生更優(yōu)秀的個(gè)體。

在實(shí)際運(yùn)用中，遺傳算法的求解思路為：第一步，根據(jù)問題的決策變量，確定染色體的長(zhǎng)度；根據(jù)問題的目標(biāo)函數(shù)，確定染色體的適應(yīng)度；第二步，根據(jù)各染色體的適應(yīng)性，選擇染色體，依次進(jìn)行交叉、變異，進(jìn)而形成新的種群；第三步，反復(fù)進(jìn)行第二步中的操作，直到循環(huán)到達(dá)最大迭代數(shù)，然后輸出結(jié)論。具體設(shè)計(jì)方法如下：

1）編碼與解碼

編碼：一條染色體有10個(gè)基因位，前5條基因代表車牌號(hào)（1到5），后面5條基因代表面輔料供應(yīng)商編號(hào)（1到5）。

解碼：前5條基因位依次代表面輔料1、2、3、4、5由對(duì)應(yīng)的車運(yùn)輸；后5條基因位依次代表面輔料1、2、3、4、5由對(duì)應(yīng)的供應(yīng)商供貨。

2）選擇操作

通過輪盤賭法，進(jìn)行染色體選擇，適應(yīng)度值大的被選擇的概率越大；被選擇的個(gè)數(shù)由代溝率決定。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)，需將函數(shù)值的倒數(shù)作為個(gè)體的適應(yīng)度值。

3）交叉操作

選擇2個(gè)染色體的某個(gè)對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行基因交換。

4）變異操作

將編碼值中的若干值進(jìn)行隨機(jī)變化（范圍1到5）。

5）適應(yīng)度函數(shù)

針對(duì)目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)，在目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上加上懲罰函數(shù)后，對(duì)其取倒數(shù)作為適應(yīng)度函數(shù)，并假定染色體適應(yīng)度值越大，被選擇的概率越大。對(duì)于不滿足約束條件的染色體，會(huì)使其對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值很大，繼而會(huì)使其對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值很小，因而在選擇操作時(shí)該條染色體會(huì)被舍棄。

4 算例試驗(yàn)

4.1 背景材料

齊尚服裝集團(tuán)是一家從事服裝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的企業(yè)。2018年春季，該公司需要生產(chǎn)一批男士商務(wù)風(fēng)衣。根據(jù)主生產(chǎn)計(jì)劃和庫存信息，需要采購5種面輔料。經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)的搜集和分析，可得如下信息：1）目前可向5家備選供應(yīng)商訂貨；2）該公司為了生產(chǎn)男士商務(wù)風(fēng)衣需要第1～第5種面輔料的數(shù)量分別為220、340、480、580和600塊；3）5家供應(yīng)商的生產(chǎn)速度分別為14、15、16、17和18塊/小時(shí)；4）5輛車的裝載能力分別為612、612、816、816和1212塊；5）該區(qū)域到生產(chǎn)商的距離為600公里。

4.2 計(jì)算結(jié)果

為了求解模型，本文將進(jìn)化代數(shù)、種群規(guī)模、交叉概率、變異概率和代溝概率分別設(shè)置為500、20、0.65、0.01和0.95。經(jīng)計(jì)算可得，本算例最佳聯(lián)合決策結(jié)果，其具體情況如表1所示。由表1中數(shù)據(jù)可知，通過聯(lián)合決策，齊尚服裝集團(tuán)需要的面輔料只需生產(chǎn)商需要的面輔料面輔料供應(yīng)商運(yùn)輸車編碼第1種面輔料41第2種面輔料31第3種面輔料35第4種面輔料32第5種面輔料23最佳補(bǔ)貨時(shí)間55.96小時(shí)4輛車運(yùn)輸，且由3家供應(yīng)商供貨。其中，面輔料1、2通過運(yùn)輸車1運(yùn)輸，面輔料3通過運(yùn)輸車5運(yùn)輸，面輔料4通過運(yùn)輸車2運(yùn)輸，面輔料5通過運(yùn)輸車3運(yùn)輸；面輔料1由供應(yīng)商4供貨，面輔料 2、3和4由供應(yīng)商3供貨，面輔料 5由供應(yīng)商2供貨，且最佳補(bǔ)貨時(shí)間為55.96小時(shí)。由此可見，服裝產(chǎn)品生產(chǎn)商運(yùn)用聯(lián)合決策模型時(shí)，能夠加強(qiáng)與供應(yīng)商的合作緊密度和提高運(yùn)輸車的使用效率。

4.3 靈敏度分析

在現(xiàn)實(shí)運(yùn)作中，影響生產(chǎn)商面輔料補(bǔ)貨速度的因素有：供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離；面輔料供應(yīng)商的生產(chǎn)速度。基于此，本文設(shè)計(jì)以下2種情景：其他條件不變，將供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離依次從100到1000之間變化，步長(zhǎng)為100公里；其他條件不變，將供應(yīng)商生產(chǎn)速度依次從9到20之間變化，步長(zhǎng)為1。經(jīng)計(jì)算可得各種情景下的決策結(jié)果，具體情況如圖3～4所示。

由圖3可知，當(dāng)供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離從400公里增加到600公里時(shí)，生產(chǎn)商的面輔料補(bǔ)貨時(shí)間單位增長(zhǎng)幅度最大，其他各點(diǎn)時(shí)增長(zhǎng)幅度較小。即在A段到C段增加供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離時(shí)，生產(chǎn)商可以通過改變現(xiàn)有車輛調(diào)度方式以及改變供應(yīng)商的供貨策略，來提高生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度，但是隨著兩者之間距離的增加，其功效將逐漸降低；在C段到D段增加供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離，調(diào)節(jié)策略基本失效，供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離將成為主導(dǎo)因素，所以在現(xiàn)有資源不變的情況下生產(chǎn)商應(yīng)該避免選擇該段。總體而言，隨著供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商距離逐漸增大，生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間將會(huì)變大。

由圖4可知，當(dāng)供應(yīng)商生產(chǎn)速度從9塊/小時(shí)增加到12塊/小時(shí)時(shí)，生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間能夠得到大幅度地降低；面輔料提供商生產(chǎn)速度從12塊/小時(shí)增加到18塊/小時(shí)，生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間能夠得到平穩(wěn)降低；面輔料提供商生產(chǎn)速度從18塊/小時(shí)增加到20塊/小時(shí)，生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間降低幅度放緩。即在A段到C段提高面輔料供應(yīng)商的生產(chǎn)速度，能夠提高生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度，但是隨著不斷地提高面輔料供應(yīng)商的生產(chǎn)速度，生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度的增速將逐漸放緩；在C段到D段，提高面輔料提供商的生產(chǎn)速度并不能無限地降低生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間，此時(shí)供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離對(duì)生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度起到主導(dǎo)作用，但可以通過提高運(yùn)輸車的速度來弱化這種因素的影響。總體而言，隨著面輔料供應(yīng)商生產(chǎn)速度的加快，生產(chǎn)商的補(bǔ)貨時(shí)間將會(huì)變小。

通過上述的靈敏度分析，可得出如下結(jié)論：

1）隨著供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離增加，生產(chǎn)商可以通過調(diào)整供應(yīng)商的供貨策略和改變車輛調(diào)度方式，在一定區(qū)間范圍內(nèi)能夠減緩生產(chǎn)商補(bǔ)貨時(shí)間的增加。

2）在供應(yīng)商的生產(chǎn)速度增加一定程度時(shí)，供應(yīng)區(qū)域到生產(chǎn)商的距離將成為制約生產(chǎn)商提高補(bǔ)貨速度的瓶頸，此時(shí)生產(chǎn)商可以通過增加車速的方式來弱化這種因素的影響。

5 結(jié)語

本文在推拉結(jié)合戰(zhàn)略的前提下，研究面輔料供應(yīng)商選擇與車輛調(diào)度聯(lián)合決策問題，為此建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行求解。算例結(jié)果表明：聯(lián)合決策模型能夠加強(qiáng)生產(chǎn)商與供應(yīng)商之間合作緊密度，且能夠提高運(yùn)輸車的使用效率；供應(yīng)區(qū)域與生產(chǎn)商的距離變大，會(huì)降低生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度，而提高供應(yīng)商的生產(chǎn)速度，能夠加快生產(chǎn)商的補(bǔ)貨速度。總體而言，該模型簡(jiǎn)單易行、易于求解，可以為服裝生產(chǎn)商在進(jìn)行面輔料補(bǔ)貨時(shí)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]馬士華，林勇.供應(yīng)鏈管理[M].北京：機(jī)械工程出版社，2015：182-208.

[2]陳曉玲.減少企業(yè)不合理服裝庫存方法初探[J].紡織科技進(jìn)展，2009（02）：78-81.

[3]周躍進(jìn).采購管理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：175-185.

[4]江玉杰.基于Anylogic的三級(jí)線性服裝供應(yīng)鏈存貯策略選擇研究[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（01）：66-70.

[5]蔣長(zhǎng)兵，代應(yīng).庫存控制：模型、技術(shù)與仿真[M].北京：中國(guó)物資出版社，2010：1-88.

[6]林勇.供應(yīng)鏈庫存管理[M].北京：人民交通出版社，2008：15-200.